Vergessen Sie Kältemittel!
Wir brauchen keine.
Erfahren Sie mehr über die magnetokalorischen Materialien.
Material
Anstelle von Kältemitteln nutzt der Kälteprozess magnetokalorische Materialien. Diese Festkörper erwärmen sich beim Anlegen eines Magnetfelds und kühlen ab, wenn das Magnetfeld wieder entfernt wird. Für die Technologie wird eine spezielle Legierung aus Lanthan-Eisen-Silizium (La-Fe-Si) genutzt. Die Metalle sind gut verfügbar und optimal für die Skalierung in der Produktion. Für den magnetischen Kälteprozess werden nur häufig vorkommende Seltene Erden verwendet, die für die Wiederverwendung geeignet sind.
Beschichtung
Das Material wird beschichtet, um es vor Korrosion und Abnutzung zu schützen. Dieses neuartige Verfahren stellt eine bahnbrechende Innovation dar, das Langzeitstabilität des Materials ermöglicht und den Grundstein für den flächendeckenden Einsatz der magnetischen Kühlung legt.
Der aktive magnetokalorische Regenerator (AMR)
Temperaturspannen werden durch die aktive magnetische Regeneration (AMR) aufgebaut. Dieser zyklische Prozess synchronisiert die Temperaturänderungen des Materials mit dem Durchfluss eines Übertragungsmediums, um Temperaturunterschiede zu generieren. Das AMR-Modul ist das Herzstück unserer Kältetechnologie, das den Fluss des Übertragungsmediums steuert und in das Gesamtsystem einspeist.
Übertragungsmedium
Bei Raumtemperatur wird Wasser als Übertragungsmedium genutzt. Im AMR-Modul entstehen warme und kalte Zonen, indem unterschiedliche Strömungen das poröse Material durchfließen und dabei Wärme bzw. Kälte aufnehmen. Der Fluss wird über ein hydraulisches System bei einem Druck von etwa 1 bar gesteuert.
Magnetisierung
Permanentmagneten erzeugen bei Raumtemperatur das Magnetfeld. Sobald das AMR-Modul diesem Feld ausgesetzt wird, erwärmt sich das darin befindliche magnetokalorische Material. Anschließend strömt das Übertragungsmedium durch dessen lose Struktur und nimmt die entstehende Wärme auf. Die Abwärme wird entweder über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben oder kann direkt für eine weitere Anwendung genutzt werden.
Entmagnetisierung
Durch das Entfernen des Magnetfelds kühlt sich das Material im AMR-Modul auf eine Temperatur unterhalb des Ausgangswerts vor der vorherigen Magnetisierung ab. Dabei nimmt das Material die thermische Energie des neu einströmenden Übertragungsmediums auf – es entzieht dem Medium also Wärme. Die so abgekühlte Flüssigkeit wird anschließend in den Verbraucherkreis eingespeist.
Beschaffung und Kreislaufwirtschaft
Die Permanentmagneten behalten ihre Funktion dauerhaft bei, was sie ideal für die Wiederverwendung in zukünftigen Systemen und darüber hinaus macht. Im Sinne des Cradle-to-Cradle (C2C) Prinzips können zukünftig auch recycelte Magnete und Altmagnete aus alternativen Anwendungen eingesetzt werden. Zudem evaluieren wir fortlaufend das Potenzial alternativer Methoden zur Erzeugung von Magnetfeldern.
Warum ist dieser Prozess effizienter?
Magnetische Kräfte sind von Natur aus effizient, da keine Energie in Form von Wärme verloren geht. Durch die gezielte Abstimmung der magnetischen Prozesse in einer rotierenden Abfolge wird zusätzlich mechanische Arbeit zurückgewonnen. Die Effizienz des gesamten Zyklus wird so um bis zu 30 % gesteigert im Vergleich zum Kompressionskälteprozess.
Technologische Weitsicht
Die Innovationen von MAGNOTHERM gehen über die Magnetokalorik hinaus. Für die kommerzielle Nutzung optimieren wir unsere Technologie auf Kosten, Effizienz und Lebensdauer. Wir schaffen neue Lösungen, indem wir Komponenten miteinander verbinden. Mit unserer breiten Expertise kooperieren wir eng mit wichtigen Industriepartnern, um die magnetische Kühlung für verschiedenste Anwendungen nutzbar zu machen.
Die Zukunft der Kühlung ist kältemittelfrei.
Wir haben die magnetische Kühltechnologie von der Forschung über die Laborebene bis zur Marktreife mit unseren Plattformen POLARIS und ECLIPSE vorangebracht. Mit der Entwicklung von weiteren Technologieplattformen mit höheren Leistungen und erweiterten Temperaturbereichen wird die magnetische Kühlung für noch mehr Anwendungsbereiche verfügbar sein. Im Rahmen des EU HyLICAL-Projekts arbeiten wir aktiv an einem Prototyp für die dezentrale Verflüssigung von Wasserstoff. Mehr dazu finden Sie hier.
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